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造成LED燈珠漏電原因及預防措施

發布時間:

2025-06-13 09:07


LED燈珠漏電有的是LED燈珠封裝完成后測試時產生的,有的是長時間放置產生的,有的是老化之后產生的,有的是在焊接后產生的。那么哪些問題會使LED燈珠產生漏電呢?

A、應力造成的LED燈珠漏電

      應力是由材料的熱脹冷縮而產生。LED燈珠不同的原物料,其熱膨脹系數是不同的。在溫度反復變化的過程中,各物質不可能恢復到它們最初接觸時的狀態,互相間會保持有一定的應力。但不一定會有傷害。只有當膨脹系數相差太大、工藝條件不合適時,就可能產生很大的應力。這個應力嚴重的會壓壞芯片,使芯片破損,造成漏電、部分區域裂開而不亮或徹底開路不亮。應力不是很大時,有時也會產生嚴重的后果。原本在LED燈珠的側面就存在著懸掛鍵,應力的原因使得表面原子發生微位移,這些懸掛鍵的電場更加處于一種不平衡狀態,從而造成端面PN結處的能級狀態發生改變,造成漏電。
預防和解決應力造成的LED燈珠漏電的方法
?控制溫度變化?:在生產過程中,盡量減少溫度的劇烈變化,保持穩定的溫度環境。
?優化工藝條件?:調整工藝條件,確保各材料在溫度變化時能夠協調膨脹和收縮,減少應力的產生。
?使用合適的材料?:選擇熱膨脹系數相近的材料進行組合,減少因熱脹冷縮不一致產生的應力。
?定期檢查和維護?:定期檢查LED燈珠的狀態,及時發現并處理因應力造成的損壞或漏電問題。

B、使用不當造成LED燈珠漏電

     這種情況很少發生。當較高的反向電壓施加給LED燈珠,可能會損壞PN結,造成漏電。
      焊接不當?:焊接過程中操作不當或焊接質量不佳也可能導致LED燈珠漏電?
     靜電問題?:靜電放電是LED燈珠漏電的一個常見原因,尤其是在沒有采取適當的防靜電措施的情況下?

 


預防措施和解決方法?:

?防靜電措施?:在生產和使用過程中,應采取防靜電措施,如穿戴防靜電服和靜電帽,減少靜電的產生和影響?

?正確使用和存儲?:避免在潮濕環境中使用LED燈珠,存儲時應使用防潮包裝,防止因環境濕度高導致的漏電問題?

C、工藝不當,使得芯片開裂

     LED燈珠芯片底部膠體不均勻,或焊盤下面有空洞,打線時可能損傷芯片產生漏電或失效。 焊線機調整不當,打傷芯片,產生漏電或失效。
預防措施包括?:

?嚴格遵守芯片操作規程?,提高生產自動化水平以減少人為失誤;采用適當的焊接溫度曲線并優化焊接工藝,降低熱沖擊對芯片的影響?

?建立完整的靜電防護體系?,包括佩戴防靜電手環、使用防靜電工作臺和工具,確保所有接觸芯片的操作都在接地良好的環境中進行?

?增強系統級保護設計?,比如加入穩壓器、瞬態電壓抑制器(TVS)、限流電路等保護元件,同時在應用設計中考慮合理的余量以應對極端情況?

?合理設計散熱系統?,確保芯片工作在安全的工作溫度范圍內;選擇適合工作條件的封裝形式,提升散熱效率;定期維護設備,監控并調整工作負載,避免長時間滿負荷運行?

D、靜電問題
ED燈珠靜電問題造成漏電的主要原因?是由于環境中存在的靜電通過靜電感應或直接轉移等方式,在LED芯片的PN結兩端積聚靜電電荷,形成靜電電壓。當這個電壓超過LED的最大承受值時,靜電電荷會在極短的時間內放電,產生高溫,導致LED芯片內部的導電層和PN結發光層局部熔融成小孔,從而造成LED漏電、變暗、死燈、短路等現象?


?靜電對LED燈珠的具體危害?包括:

?漏電?:靜電放電會導致LED芯片內部的局部熔融,形成小孔,導致漏電現象。
?變暗和死燈?:嚴重的靜電損傷會使LED燈珠變暗甚至完全不亮(死燈)。
?短路?:靜電放電產生的熱量可能導致LED內部電路短路?

?預防和解決LED燈珠靜電問題的措施?包括:

?使用無塵車間?:保持生產環境的清潔,避免灰塵和雜質污染LED芯片。
?穿戴靜電防護裝備?:操作人員應穿戴防靜電服和靜電帽,減少靜電的產生和積累。
?控制生產環境的濕度?:保持適當的濕度可以減少靜電的產生。
?使用防靜電材料?:在生產和運輸過程中使用防靜電材料和工具,減少靜電對LED燈珠的損害?


E、 銀膠過高造成漏電和打線偏焊造成漏電

      銀膠過高和打線偏焊造成漏電,在LED燈珠封裝行業中,常識性的問題。
防和解決措施
?控制銀膠用量?:在封裝過程中嚴格控制銀膠的用量,避免過多填充。
?調整焊線機?:確保焊線機調整到最佳狀態,避免打線偏焊。
?優化焊接工藝?:改進焊接工藝,確保焊點牢固可靠。
?提高潔凈度?:保持生產環境的潔凈度,避免灰塵和雜質對芯片的影響?

F、芯片受到沾污引起漏電

      芯片受到沾污而引起漏電是一個非常值得重視的問題:LED芯片是非常小的,灰塵等易對它產生遮蔽作用,重要的是灰塵、水汽、各種雜質離子會附著與芯片表面,不僅會在表面對LED燈珠芯片內部產生作用,還會擴散進入LED燈珠芯片內部產生作用。比如,銅離子、鈉離子都很容易擴散進入半導體材料中,非常微小的數量就可以使半導體器件的性能嚴重惡化。
防止芯片沾污的具體措施?包括:

?潔凈廠房?:半導體器件的制造通常要求有凈化等級非常高的潔凈廠房。大多數LED封裝廠的潔凈度達不到要求,這會導致芯片沾污,從而引起漏電?

?工作人員防護?:工作人員在芯片暴露空氣中的工序中必須穿凈化工作服、戴工作帽和口罩,并且不能涂化妝品。這些措施可以有效減少芯片沾污的可能性?

?側面鈍化保護?:一些芯片在制造過程中會在側面做鈍化保護,以防止沾污。然而,即使采用了鈍化保護,如果封裝廠的潔凈度不夠,仍然會由于沾污造成漏電現象?

   還一個漏電情況,LED燈珠封裝在一個殼體中,LED燈珠周圍灌軟膠以防水,可是從LED燈珠的引線上測到有漏電問題,將LED燈珠周圍的灌封膠去除后,漏電消失。這其實不是LED燈珠漏電,而是灌封膠有問題。

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封裝LED燈珠時使用的金線純度含金量在99.99%以上,用這種材質的金再經拉絲工序生產而成,這種金里面除了含有99.99%的金元素外,還含有1%以下的其它微量元素。LED燈珠封裝核心之一的部件是金線,金線是連接發光晶片與焊接點的橋梁,對LED燈珠的使用壽命起著決定性的因素。那么究竟如何鑒別金線的純度呢? 鑒別LED金線可以用ICP純度檢測法、力學性能檢測法、EDS成分檢測法來判定LED金線的純度 ? 使用ICP純度檢測法可以鑒定金線純度等級,確定添加的合金元素。 ? 1、看LED燈珠金線的外觀,首先看金線表面應無超過線徑5%的刻痕、凹坑、劃傷、裂紋、凸起、打折和其他降低器件使用壽命的缺陷。金線在拉制過程,絲材表面出現的表面缺陷,會導致電流密度加大,使損傷部位易被燒毀,同時抗機械應力的能力降低,造成內引線損傷處斷裂。其次看金線表面應無油污、銹蝕、塵埃及其他粘附物,這些會降低金線與LED燈珠芯片之間、金線與支架之間的鍵合強度。 ? 2、LED燈珠專用金線與不合格金線之間是有直徑偏差的,1克金,可以拉制出長度26.37m、直徑50μm(2 mil)的金線,也可以拉制長度105.49m、直徑25μm(1 mil)的金線。打金線長度都是固定的,如果來料金線的直徑為原來的一半,那么對打的金線所測電阻為正常的四分之一。而這對于金線供應商來說金線直徑越細,成本越低,在售價不變的情況下,利潤就會越高。 ? 而對于使用金線的LED燈珠客戶來說,采購直徑上偷工減料的金線,會存在金線電阻升高,熔斷電流降低的風險,會大大降低LED燈珠光源的壽命。1.0mil的金線壽命,必然比1.2mil的金線要短,但是封裝廠的簡單檢測是測試不出來,必須用精密儀器才能檢測出金線的直徑。 ? 3、LED燈珠專用金線是由金純度為99.99%以上的材質拉絲而成,通過設計合理的合金組分,使金絲具有拉力和鍵合強度足夠高、成球性好、振動斷裂率低的優點。鍵合金絲大部分應為純度99.99%以上的高純合金絲,微量元素(Ag/Cu/Si/Ca/Mg等微量元素)總量保持在0.01以下,以保持金的特性。 ? 使用力學性能檢測,即對金線進行拉斷負荷加載和延伸率的檢測 ? 能承受樹脂封裝時所產生的沖擊的良好金線必須具有規定的拉斷負荷和延伸率。同時,金線的破斷力和延伸率對引線鍵合的質量起關鍵作用,具有高的破斷率和延伸率的鍵合絲更利于鍵合。 ? 太軟的金絲會導致:①拱絲下垂;②球形不穩定;③球頸部容易收縮;④金線易斷裂。 ? 太硬的金絲會導致:①將芯片電極或外延打出坑洞;②金球頸部斷裂;③形成合金困難;④拱絲弧線控制困難。 ? 使用化學成分檢驗——EDS成分檢測法 ? 鑒定來料種類:金線、銀線、金包銀合金線、銅線、鋁線。金線具有電導率大、導熱性好、耐腐蝕、韌性好、化學穩定性極好等優點,但金線的價格昂貴,封裝成本也過高。

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LED燈珠主要由支架、銀膠、晶片、金線、環氧樹脂五種物料所組成。 ? ?LED燈珠支架? 1.支架的作用:導電和支撐 2.支架的組成:支架由支架素材經過電鍍而形成,由里到外是素材、銅、鎳、銅、銀這五層所組成。 3.支架的種類:帶杯支架做聚光型,平頭支架做大角度散光型。 ?LED燈珠銀膠? 1.銀膠的作用:固定晶片和導電。 2.銀膠的主要成份:銀粉占75-80% 、EPOXY(環氧樹脂)占10-15% 、添加劑占5-10% 。 3.銀膠的使用:冷藏,使用前需解凍并充分攪拌均勻,因銀膠放置長時間后,銀粉會沉淀,如不攪拌均勻將會影響銀膠的使用性能。 ?LED燈珠晶片? 1.晶片的作用:晶片是 LED Lamp 的主要組成物料,是發光的半導體材料。 2.晶片的組成:晶片是采用磷化鎵(GaP) ?、 鎵鋁砷(GaAlAs)或砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)等材料組成,其內部結構具有單向導電性。 3.晶片的結構:焊單線正極性(P/N結構)晶片,雙線晶片。晶片的尺寸單位:mil,晶片的焊墊一般為金墊或鋁墊。其焊墊形狀有圓形、方形、十字形等。 4.晶片的發光顏色:晶片的發光顏色取決于波長,常見可見光的分類大致為:暗紅色(700nm)、深紅色(640-660nm)、紅色(615-635nm)、琥珀色(600-610nm)、黃色(580-595nm)、黃綠色(565-575nm)、純綠色(500-540nm)、藍色(450-480nm)、紫色(380-430nm) 。 白光和粉紅光是一種光的混合效果。最常見的是由藍光+黃色熒光粉和藍光+紅色熒光粉混合而成。 5.晶片的主要技術參數: ? ? a.晶片的伏安特性圖; ? ? b.正向電壓(VF):施加在晶片兩端,使晶片正向導通的電壓。此電壓與晶片本身和測試電流存在相應的關系。VF過大,會使晶片被擊穿。 ? ? c.正向電流(IF):晶片在施加一定電壓后,所產生的正向導通電流。IF的大小,與正向電壓的大小有關。晶片的工作電流在10-20mA左右。 ? ? d.反向電壓(VR):施加在晶片上的反向電壓。 ? ? ? e.反向電流(IR):是指晶片在施加反向電壓后,所產生的一個漏電流。此電流越小越好。因為電流大了容易造成晶片被反向擊穿。 ? ? f.亮度(IV):指光源的明亮程度。單位換算:1cd=1000mcd ?? ? ? g.波長:反映晶片的發光顏色。不同波長的晶片其發光顏色不同。單位:nm ?LED燈珠金線? 1.金線的作用:連接晶片PAD(焊墊)與支架,并使其能夠導通。 金線的純度為99.99%Au;延伸率為2-6%,金線的尺寸有:0.9mil、1.0mil、1.1mil等。 ?LED燈珠環氧樹脂? 1.環氧樹脂的作用:保護Lamp的內部結構,可稍微改變Lamp的發光顏色、亮度及角度;使Lamp成形。 2.封裝樹脂包括:A膠(主劑)、B膠(硬化劑)、DP(擴散劑) 、CP(著色劑)四部份組成。其主要成分為環氧樹脂(Epoxy Resin)、酸酐類(酸無水物 Anhydride)、高光擴散性填料(Light diffusion) 及熱安定性染料(dye)。

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